在超純水（UPW）制備系統(tǒng)中，過濾是貫穿整個工藝鏈的核心環(huán)節(jié)，目的是逐級去除不同粒徑、性質的雜質（顆粒物、離子、有機物、微生物、氣體等）。以下是超純水制備中常用的過濾器類型及其作用階段：
超純水制備典型工藝流程與對應過濾器
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原水 → 預處理 → 初級純化 → 深度純化 → 拋光精處理 → 分配循環(huán)
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一、預處理階段 (去除大顆粒、濁度、余氯、有機物、硬度)
1. 多介質過濾器 (石英砂、無煙煤等)：
作用： 去除懸浮物、泥沙、膠體、大顆粒物（>10-50μm），降低濁度。
位置： 系統(tǒng)最前端。
2. 活性炭過濾器：
作用：
吸附去除余氯、氯胺（保護下游RO膜免受氧化損傷）。
吸附去除有機物、色度、異味、部分致嗅物質。
去除部分重金屬離子。
位置： 多介質過濾器后，精密過濾器前。常配有保安過濾器保護炭床。
3. 保安過濾器 (常為袋式過濾器或熔噴濾芯)：
作用： 作為預處理階段的最后屏障，去除≥5μm（常用1-5μm）的顆粒物，保護下游高壓泵和反滲透（RO）膜元件不被大顆粒劃傷或堵塞。
類型： 袋式過濾器（大流量時）或熔噴聚丙烯（PP）濾芯過濾器（更常見）。
精度： 通常1μm, 3μm, 5μm。
二、初級純化階段 (去除絕大部分離子、有機物、微生物)
4. 反滲透（RO）前精密過濾器：
作用： 與預處理保安過濾器作用類似，但精度通常更高（常用1μm或5μm），作為RO膜進水的最后顆粒物保護屏障。確保進入RO膜的水滿足SDI（污染密度指數(shù)）要求。
類型： 幾乎都是熔噴PP濾芯過濾器（折疊式PP濾芯也常見），因其精度穩(wěn)定、經(jīng)濟、更換方便。
精度： 1μm, 3μm, 5μm。
5. 反滲透（RO）膜：
作用： 核心脫鹽設備。利用半透膜去除水中>99%的溶解鹽類、離子、有機物（分子量>200 Dalton）、膠體、微生物（細菌、病毒、熱原>99%）。產(chǎn)出初級純水（電阻率約50kΩ·cm - 200kΩ·cm）。
本質： 是一種基于壓力驅動的精密過濾/分離膜，孔徑約0.0001μm（相當于1?）。
三、深度純化階段 (進一步去除離子、微量有機物)
6. 電去離子（EDI）前精密過濾器：
作用： 保護EDI模塊。去除RO產(chǎn)水中可能殘留的或系統(tǒng)內(nèi)滋生的微量顆粒物（如破碎的RO膜片碎片、管道腐蝕產(chǎn)物、微生物聚集體等），防止堵塞EDI流道和離子交換膜/樹脂。
類型： 熔噴PP濾芯過濾器或折疊式濾芯過濾器（聚醚砜PES材質更佳，因其低溶出、高流速）。
精度： 通常≤1μm（常用0.45μm或1μm）。
7. 電去離子（EDI）模塊：
作用： 結合離子交換樹脂和選擇性離子膜，在直流電場作用下連續(xù)去除RO產(chǎn)水中殘余的微量離子（無需化學再生），產(chǎn)出高純水（電阻率可達5MΩ·cm - 15MΩ·cm以上）。
本質： 是一種電化學驅動的離子“過濾”/分離過程。
四、拋光精處理階段 (去除痕量離子、TOC、顆粒物、微生物，達到超純水)
8. 精混床離子交換器（拋光混床）：
作用： 通常位于EDI之后或作為最終保障。使用超高純度、核級或電子級的陰陽離子交換樹脂，去除EDI產(chǎn)水中殘留的痕量離子（ppb甚至ppt級），將電阻率提升至接近理論極限（18.2 MΩ·cm @ 25°C）。
本質： 是最高精度的“離子過濾器”。
9. 終端除顆粒過濾器：
作用： 去除精混床樹脂碎屑、系統(tǒng)內(nèi)滋生的超細顆粒物。對最終產(chǎn)水的顆粒物指標至關重要（尤其是半導體行業(yè)）。
類型： 超細纖維濾芯或膜式濾芯。
精度： 0.1μm, 0.05μm 甚至 0.03μm（絕對精度）。常用材質：親水性聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、尼龍（Nylon），要求極低溶出。
10. 終端除有機物/除TOC過濾器：
作用： 專門吸附或降解拋光混床后水中殘留的痕量可溶性有機物（TOC），使其降至ppb甚至ppt級。對光刻工藝等尤為關鍵。
類型：
特殊離子交換樹脂濾芯： 兼具離子交換和有機物吸附功能。
高性能活性炭濾芯： 超高純度、低溶出、專為UPW設計。
紫外氧化（UV）反應器 + 精混床/除有機物過濾器： 185nm UV將有機物氧化成離子或小分子酸，再由下游精混床或專用樹脂去除。
11. 終端除菌/除內(nèi)毒素過濾器：
作用： 確保最終產(chǎn)水無菌、無熱原（內(nèi)毒素）。對生物制藥、細胞培養(yǎng)等應用必不可少。
類型： 除菌級膜過濾器。
精度： 0.22μm (除菌級) 或 0.1μm (除菌及部分除病毒/熱原級)。
材質： 親水性聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、尼龍（Nylon）、聚四氟乙烯（PTFE）（疏水性，需預潤濕）。需驗證完整性、極低溶出、符合USP等法規(guī)要求。
12. 脫氣膜/真空脫氣塔：
作用： 去除水中溶解的二氧化碳（CO2）和氧氣（O2）。CO2會形成碳酸根離子影響電阻率；O2可能引起氧化腐蝕（尤其在高溫UPW系統(tǒng)中）。
本質： 是一種選擇性氣體分離膜。
五、分配循環(huán)系統(tǒng) (維持輸送過程中的超純水水質)
13. 回路精密過濾器：
作用： 在分配循環(huán)管道上設置，持續(xù)去除循環(huán)過程中可能產(chǎn)生的微量顆粒物（如管道腐蝕產(chǎn)物、微生物滋生碎片等）。通常采用與終端除顆粒過濾器相同材質和精度的濾芯（如0.1μm PVDF/PES）。
14. 紫外線殺菌器（UV）：
作用： 主要使用254nm UV，抑制分配系統(tǒng)中微生物的滋生。有時也使用185nm UV輔助降低TOC。
注意： UV本身不是過濾器，但作為重要的微生物控制手段，常集成在過濾系統(tǒng)中。
超純水過濾器的核心特點
1. 超高精度： 從微米級（預處理）到亞微米、納米甚至離子/分子級（精處理）。
2. 極低溶出： 所有接觸水的材料（殼體、濾芯、密封件）必須選用超高純度材質（如316L不銹鋼、高純PP/PVDF/PES/PTFE），確保不會向水中釋放離子、有機物或顆粒物。
3. 高潔凈度： 生產(chǎn)、包裝、安裝過程需在潔凈環(huán)境下進行，避免引入污染。
4. 完整性可驗證： 尤其對于除菌級過濾器，必須能進行起泡點、擴散流或壓力保持等完整性測試。
5. 可在線滅菌/消毒（SIP/CIP）： 分配系統(tǒng)過濾器常需耐受高溫熱水、蒸汽或化學消毒劑（如臭氧）。
總結
超純水制備是一個逐級過濾、逐級提純的精密過程。選擇合適的過濾器類型、精度、材質和位置，對于達到并維持嚴格的超純水水質標準（如ASTM D5127, SEMI F63, USP<1231>）至關重要。設計時需要綜合考慮原水水質、目標水質要求、產(chǎn)水規(guī)模、運行成本和維護便利性。尤其對于終端拋光精處理階段的過濾器，其性能直接決定了最終超純水的品質。上海奕卿過濾科技有限公司專業(yè)生產(chǎn)精密濾芯過濾器，保安過濾器，袋式過濾器等精密過濾設備。歡迎來電咨詢。
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